Attività di ricerca a carattere pluridisciplinare

IL COMPOSTAGGIO

AUTORI: Alunni della classe 1°A e 3°A - anno scol. 1998/1999con proseguimento nell’anno scol. 1999/2000

COORDINAMENTO: Prof. Benedetto Gatti

COLLABORAZIONE: •gli Insegnanti del Consiglio di Classe •il personale ausiliario della Scuola Media di Buti•La ditta “EUGEA” di Perignano (Pisa)•La Facoltà di Agraria dell’Università di Pisa

CON IL CONTRIBUTO ED IL PATROCINIO DI: Comune di Buti

Amministr.Provinciale di Pisa

Scuola Media Statale “E.FERMI”BIENTINA (Pisa)

Scuola Media Statale “F.DI BARTOLO”BUTI (Pisa)

1.Che cosa accade alle foglie e agli altri materiali che cadono a terra in autunno e nel corso dell’anno?

•ogni anno che passa aumentano di spessore perché si accumulano

•si trasformano

•vengono portati via dal vento

Di che cosa si nutrono le piante?

Perchè un bosco naturale cresce rigoglioso senza essere concimato?

Perchè gli agricoltori debbono concimare i terreni?

Come puoi dividere i concimi?

Descrivi il percorso di un rifiuto liquido e di un rifiuto solido a partire da casa tua

VERIFICA DELLE CONOSCENZE INIZIALI

OSSERVAZIONE DIRETTA

In pineta il terreno è ricoperto da uno strato di foglie, a forma di aghi, di colore marrone; ci sono poi pigne sparse qua e là, rami secchi, qualche fungo, alcuni resti di animali, cioè sostanza organica ormai morta che si deposita in continuazione.

Ora siamo in un bosco di castagni e queste piante ogni autunno perdono tutte le foglie che vanno a formare un soffice tappeto in terra insieme a pezzi di rami, frutti ecc.

Domanda:

perché lo spessore di questo materiale non aumenta con il passare del tempo?•Se esso crescesse lentamente dopo centinaia di anni non dovrebbe raggiungere diversi metri di spessore?•Se invece lo trasportasse il vento non dovremmo trovare i luoghi dove si accumula?

Se osserviamo da vicino le foglie cadute le vediamo ricoperte di numerose macchie, e quelle più in basso sono di un colore più scuro ed è facile spezzettarle. Se scansiamo lo strato superficiale si vede sotto un soffice terreno con tantissimi pezzettini di foglie o di rami dove circolano formiche, maialini di terra, insetti, lombrichi ed altri vermi.

PRIME CONCLUSIONI

RICOSTRUZIONE STORICAL’uomo, durante la sua storia, ha lentamente imparato ad allevare alcuni animali e a coltivare delle piante per potersi meglio alimentare, e ha cosi cominciato a tagliare il bosco per poter avere terreno agricolo. Nell’agricoltura tradizionale tutti i rifiuti organici venivano recuperati e portati alla “letamaia” e li lasciati trasformare in concime che, successivamente, veniva utilizzato nei campi. Oggi la situazione è diversa; molte persone vivono in città e mischiano i rifiuti organici con altri, non degradabili, che vengono successivamente ammucchiati in grande quantità nelle discariche o bruciati. L’agricoltura si è molto industrializzata ed ha separato le coltivazioni dagli allevamenti animali e così i rifiuti di quest’ultimi, concentrati in poche zone, provocano l’inquinamento, soprattutto delle acque, e non ritornano più al terreno come concime organico, sostituito con fertilizzante chimico.

In questo modo il ciclo naturale si è interrotto con il risultato di avere prodotti più abbondanti, ma di minore qualità nutritive e salutari, mentre i terreni diventano sempre più poveri di humus e meno vitali.

SITUAZIONE LOCALEButi è un paese caratteristico per la coltivazione dell’ulivo e, durante la raccolta del frutto, finiscono sulle reti una parte di foglie che, al frantoio, vengono separate con un ventilatore che le soffia all’esterno.

Qui si vede (in basso) il mucchio a metà stagione; è già piuttosto grande e rappresenta un problema perché occupa il piazzale e gli operatori non sanno dove smaltirlo.Se si osservano, da vicino, le foglie più vecchie hanno già cambiato colore e stupiscono per il calore che emanano.

Infatti la temperatura all’interno del mucchio risulta di 52 °C. Ciò vuol dire che ci sono bioriduttori invisibili che stanno attaccando le foglie e liberano il calore da esse posseduto, ma, in queste condizioni di scarsa umidità, e, soprattutto di mancanza di ricambio di aria, questi esseri microscopici si sviluppano con difficoltà e la trasformazione sarà, quindi, lenta. Se creiamo, invece, le condizioni per farli vivere bene, questi trasformeranno le foglie e gli altri materiali organici più velocemente, senza emettere cattivi odori. Potremo, così, ottenere del buon concime per il nostro orto in pochi mesi.

DESCRIZIONE DELLA PIATTAFORMA

Verrà costruita in cemento, ed avrà una scanalatura a forma di “U” per raccogliere le acque non trattenute dal materiale; infatti esse, passando attraverso la sostanza organica, potrebbero raccogliere microrganismi dannosi alla salute dell’uomo (che moriranno in seguito per effetto delle alte temperature ). Inoltre le acque non devono finire sottoterra perché porterebbero via sostanze nutritive, che invece recupereremo tramite un pozzetto e ributteremo sul cumulo. Nella scanalatura, infine, verrà sistemato un tubo di plastica con dei fori che serviranno per far passare l’aria indispensabile alla vita dei microrganismi. La scanalatura verrà poi ricoperta con mattoni per non farci cadere del materiale. Nella zona centrale una fila di tabelloni porterà ancora altra aria attraverso fori fatti sul cemento sovrastante. Nel tratto di raccordo dai tubi al pozzetto verranno collocate due prese d’aria che possono essere collegate ad un ventilatore quando si riterrà necessario.

COSTRUZIONE DELLA PIATTAFORMA

La base è pronta, il pozzetto è piazzato ma non ancora collegato con i tubi che devono essere messi nella scanalatura e poi ricoperti con i mattoni.

Anche l’ultimo mattone è stato messo, si spazza e non appena il pozzetto sarà collegato si può cominciare la sistemazione del materiale accumulato in precedenza.

ESECUZIONE DEL CUMULO

Tutto il materiale in precedenza accumulato (foglie di ulivo, erbacce dell’orto, erba di vari giardini, segatura, scarti di mensa, cenere ecc.) è stato opportunamente sistemato e ricoperto con la paglia che dovrà servire a mantenere il calore e a non far penetrare troppa acqua piovana. Durante la sistemazione sono stati distribuiti diversi litri di acqua per aumentare l’umidità, 15 kg di nitrato ammonico per aumentare la quantità di azoto, 50 kg di microrganismi selezionati (una specie di polvere nera, fornitaci dalla ditta Eugea di Perignano di Lari) per aumentare la carica microbica.Ora i nostri bioriduttori hanno cibo, umidità e aria e aspettiamo che si sviluppino rapidamente accelerando al massimo la decomposizione. Se la temperatura interna dovesse superare i 65°C bisognerà ventilare aria, o rivoltare, o ridurre le dimensioni in modo da disperdere un parte di calore.

COMMENTOLe temperature sono state prese tutte le mattine, (escluse le domeniche) alle ore 8, da due alunni alla volta. La corretta sistemazione del materiale nel cumulo ha favorito un rapido sviluppo e una intensa attività dei microrganismi. La sostanza organica ha incominciato a decomporsi liberando il calore da essa posseduto e come si vede dal grafico, in 8 giorni, la temperatura, (nella zona intermedia) è arrivata a 66 °C. E’ stato impressionante vedere il cumulo fumare e bastava appoggiare una mano sulla paglia per avvertire il calore. Con il passare del tempo, l’altezza del cumulo diminuiva, il materiale si pressava e l’aria all’interno si riduceva sempre di più. Anche l’umidità diminuiva per l’elevata evaporazione. In seguito alla mutata situazione i microrganismi incominciano a trovarsi in difficoltà e rallentano la loro attività, allora la temperatura scende. Il giorno 26 febbraio abbiamo rivoltato il tutto.

Interno della cassetta che protegge i tre termometri i quali, tramite un cavetto e una sonda finale, ci danno la temperatura interna del cumulo. Le tre sonde sono state infilate dentro tubi di plastica disposti uno nella parte alta, uno nella parte intermedia e uno nella parte bassa per poter osservare anche le differenti temperature nelle varie zone del cumulo.

TABELLA TEMPERATURE (dal 28 gennaio al 24 febbraio)GIORNO 28 29 30 31 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24

T. IN ALTO 7 29 52 54 65 64 65 59 54 49 46 46 48 49 49 49 44 40 49 49 47 46 45 44 42 T. IN MEZZO 8 25 35 42 52 58 63 66 64 62 62 61 61 61 61 61 61 58 60 60 60 60 58 58

57 T. IN BASSO 8 20 30 44 53 52 57 64 60 56 53 52 53 51 51 45 41 43 43 47 48 46 44 42

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TABELLA TEMPERATURE (dal 26 febbraio al 22 marzo)GIORNO 26 27 28 29 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22

T. IN ALTO 13 20 34 52 67 72 74 - - - - 16 32 41 45 43 42 42 43 44 47 48 51T. IN MEZZO 14 23 45 69 70 71 72 64 62 61 62 20 30 33 36 39 38 40 40 39 39 38 39T. IN BASSO 15 23 36 45 54 61 63 60 58 55 58 22 27 26 27 26 25 27 26 27 27 28 30

TABELLA TEMPERATURE ( dal 28 marzo al 24 aprile )Giorno 23 24 25 26 27 28 29 30 31 1A 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17

T. in alto 51 49 46 46 44 36 35 27 26 PASQUA 23 22 22 22 20 19 22T. in mezzo 37 34 33 35 35 34 33 25 24 24 23 23 23 23 19 22T. in basso 30 30 30 32 31 29 29 25 24 22 21 21 21 20 19 20

COMMENTODal 23 marzo le temperature hanno iniziato a scendere fino a portarsi vicino ai 20 °C per poi restare quasi uguali. Osservando il materiale abbiamo visto che è molto

diverso dalla prima sistemazione: il colore è scuro, le parti erbacee non si riconoscono più e si sono sbriciolate, le foglie d'ulivo, che sono più dure, si

riconoscono ancora, ma si spezzettano con facilità. Ora si possono vedere colonie di muffe diffuse e, muovendo il materiale, si diffonde un profumo di funghi. Il 10

aprile abbiamo visto in azione alcuni lombrichi del tipo sottile, lunghi e rossi. Siamo ormai nell’ultima fase di trasformazione che avviene a temperature basse e per

opera prevalente proprio dei funghi e dei lombrichi. Il 17 aprile abbiamo interrotto la misurazione delle temperature perchè ormai non cambieranno che di pochi gradi e

lasciamo che il materiale, anche quello più duro, finisca di trasformarsi

le dimensioni del cumulo, (risultate di 2.50 m di larghezza, 1,35 m di altezza e 5 m di lunghezza) esse ci servono per calcolare il volume di tutto il materiale compostato. Altri misurando il peso di uno scatolone ripieno dello stesso materiale e il suo volume hanno ricavato un peso specifico di 0,225 kg/dmc, da ciò, abbiamo calcolato che all'incirca disponiamo di 21q di sostanza organicaSiccome alla fine potremo pesare il compost e confrontare l'umidità iniziale con quella finale, sapremo di quanto si è ridotto il peso complessivo. Il controllo dell'altezza verrà ripetuto ogni 15 giorni. La larghezza e l'altezza sono misure importanti da considerare perché se il cumulo viene fatto stretto e basso la massa si raffredda, se largo o alto verrà presto a mancare l'aria nella parte centrale e di conseguenza ci sarà costipazione per l'eccesso di peso.

DATI ED ESPERIENZE

Visualizzazione microrganismi. Nelle scatole di plastica si sono sviluppate colonie dei più importanti tipi di bioriduttori che, riprodottisi in miliardi di individui hanno formato macchie visibili ad occhio nudo. Questi esemplari ci sono stati forniti dalla facoltà di Agraria dell’Università di Pisa.

Verifica presenza di CO2. Vista la difficoltà nel ridurre la temperatura, salita oltre i 65°C, abbiamo posto un tubo di plastica con molti fori che percorresse la parte centrale del cumulo e che, con una curva a 90°, risalisse in superficie, per innestare una circolazione di aria fredda. Nello stesso tempo, questo tubo, si rendeva utile per estrarre aria proveniente dall’interno del cumulo e per verificare questa ipotesi: “se i microrganismi erano vitali e respiravano allora, con il passare dei giorni, l’atmosfera interna doveva diventare sempre più povera di ossigeno e ricca di anidride carbonica”.

Abbiamo operato in questo modo: chiusa l’entrata dell’aria abbiamo applicato un imbuto all’altra estremità del tubo collegato ad una bottiglia contenente acqua di calce (si ottiene sciogliendo un po' di calce nell’acqua, si aspetta che schiarisca e poi si preleva). Per risucchiare l’aria abbiamo utilizzato una tanica di 10 litri piena d'acqua anch’essa collegata alla bottiglia. L’acqua, uscendo dalla tanica, richiamava aria e quest’aria era costretta a passare nell’acqua di calce. L’anidride carbonica presente ha reagito con la calce e ha fatto intorbidire l’acqua.

Misura del grado d'acidità. Abbiamo messo 50 grammi di sostanza organica nell’acqua per due ore, poi abbiamo filtrato e confrontato il colore della cartina, bagnata con tale acqua, con i colori di riferimento. Il pH è risultato: 6,5 all’inizio, 7,5 a metà processo e 7 a compost maturo (misure approssimate).

Misura del grado di umidità e della quantità di ceneri.

Abbiamo preso 100 grammi di foglie dal cumulo appena fatto e le abbiamo tenute nel forno di cucina a 100-150°C per tre

ore, dopo averle pesate le abbiamo incendiate ottenendo cosi le ceneri.

DIVULGAZIONE DELL’ESPERIENZAUna parte del compost maturo sarà utilizzata nel nostro orto che, oltre a darci buoni vegetali, ci serve anche come laboratorio all’aperto per osservazioni di scienze. Un’altra parte la utilizzeremo per distribuirla, in piccole confezioni (che ciascuno si preparerà con le proprie mani ), agli alunni della scuola media e a quelli delle quinte elementari; dopo aver mostrato loro come lo abbiamo ottenuto e perché è importante farlo. Infine altre confezioni le distribuiremo alle famiglie in occasioni pubbliche come sagra della castagna, mostra di fine anno ecc., e in manifestazioni a carattere ambientalista

Prove di germinazione. Abbiamo preso 15 scatole di Petri, in ognuna abbiamo messo un po’ di cotone e sopra un filtro di carta, sopra al filtro 50 semi di crescione (Lepidium Sativum) e annaffiato con:

A) 5 scatole con acqua di rubinettoB) 5 scatole con acqua e compostC) 5 scatole con acqua e concime chimico

Media dei risultati: 1.dopo 3 giorni erano germogliati 45 semi; dopo 6 giorni le piantine avevano raggiunto 4 cm di altezza. 2.dopo 3 giorni erano germogliati 47 semi e dopo sei giorni l’altezza era di 5 cm. 3.dopo 3 giorni erano germogliati 46 semi e l’altezza era di 6 cm.

ANALISI FOGLIE DI ULIVO

Laboratorio ARPAT (Pisa)Sostanza organicaGrado di umiditàRapporto Carbonio-AzotoCarbonio organicoAzoto organico

93,78%43%

1854,5%

3%

ANALISI COMPOSTLaboratorio Arpat (PI)Sostanza organicaGrado di umidità Carbonio organico Azoto totale Cadmio mg/KgMercurioZincoNichel Cromo totalePiomboRame

46,2%45%

26,9%1,4%< 0,1

0,7 118,3 39,4 9,9 39,4 49,3

MATERIALE USATO70% foglie di ulivo (dal frantoio)20% sfalciature giardini scuole5% erbacce orto scolastico5% rifiuti mensa, paglia, cenere, segatura.

ISTRUZIONI PER L’USO

Cospargere 1 cm di compost sulla superficie del vaso, mescolare con lo strato superficiale del terreno e annaffiare. ripetere dopo alcuni giorni se necessario.

MODALITA’ DI CONSERVAZIONE

Tenere in un luogo fresco e asciutto.

QUESTO E’ UN PRODOTTO VITALE

Con il tempo perde le sue proprietà

Miglioramento del terreno dell’orto. Il nostro orto è situato su di un terreno di riporto molto argilloso (proveniente da una cava del vicino paese di Calcinaia); dopo 5 anni di trattamento con il nostro compost è diventato sempre piu sciolto, soffice e facile da lavorarsi.

IL COMPOSTAGGIO COME METODO ALTERNATIVO ALLO SMALTIMENTO DEI

RIFIUTI IN DISCARICA

La produzione dei rifiuti in Italia è in costante aumento. Da una recente indagine risulta che da una media di 0,8 kg per abitante nel 1985, si è passati alla media di circa 1,5 kg d’oggi.In altre parole ognuno di noi accumula ogni giorno 1,5 Kg di rifiuti da smaltire; ciò vuol dire 45 kg al mese e 547,5 kg di rifiuti l’anno.In Toscana si producono ogni giorno 5100 tonnellate di rifiuti solidi urbani ai quali sidovrebbero aggiungere i più consistenti quantitativi provenienti dalle lavorazioni artigianali ed industriali.Per completare il quadro si tenga presente che nella provincia di Pisa si producono giornalmente circa 600 tonnellate di rifiuti solidi urbani e nel comune di Buti il quantitativo medio ammonta a circa una tonnellata al giorno.Allora viene naturale una domanda. Ma tutti questi rifiuti dove finiscono?

LA SITUAZIONE DEI RIFIUTI INITALIA

In Italia quasi la metà dei rifiuti finiscono ancora in discariche non controllate mentre si sa che circa il 30% di essi sono di natura organica e quindi compostabili. La gran parte dei rifiuti organici sono scarti di cucina che potrebbero essere separati e messi con criterio in appositi contenitori chiamati digestori e qui, con particolari accorgimenti, lasciati trasformare in humus per il giardino ecc.